Эта статья взята с сайта PersonalAudio
Сюда запостил для ролика про Apple AirPods 2, чтобы не искать постоянно ))
Ролик: https://www.youtube.com/watch?v=nQ1SRf0-118
Амплитудно-частотная характеристика – зависимость амплитуды сигнала от частоты (сокращенно АЧХ, на английском — frequency response). График амплитудно-частотной характеристики показывает баланс громкости частот и чувствительность наушников при его построении в абсолютных величинах. Если мы будем воспроизводить синус конкретной частоты подавая его с уровнем 1 В rms и фиксировать уровень давления на выходе наушника в специальной камере эмулирующей ухо, то перебрав частоты с 20 Гц по 20 кГц – получим исходный график АЧХ к 1 В rms. Часто наушники измеряют при произвольном уровне громкости, что не дает возможности вычислить чувствительность, но позволяет получить АЧХ относительно произвольно выбранного опорного значения, присуждая 0 дБ значение частоте на 1000 Гц. По такому графику нельзя определить способность «играть громко» у наушников, но можно оценить баланс частот, какой диапазон является доминирующим, а какой наоборот приглушен.
↑ Китайский пациент Axelvox HD241
Axelvox HD241 — популярные и многими любимые наушники, но их звучание не лишено недостатков. Собственно, звучание — вопрос субъективный, но объективно есть АЧХ, и она кривовата. Имеет место избыток высоких частот.
Казалось бы, для современного слушателя, большую часть аудиоконтента воспроизводящего с компьютера, это не проблема. Крути эквалайзер как нравится, делов-то… На практике это оказывается неудобно: каждый раз, когда мы переходим с наушников на (достаточно ровные) колонки, приходится выключать эквалайзер вручную. Система не настолько умна, чтобы иметь разные эквалайзеры для разных выходов.
Глядя на эту печальную ситуацию, я решил закрыть вопрос раз и навсегда. Если делают пассивные фильтры для колонок, почему нельзя сделать нечто подобное для наушников? Нуууу… вообще-то делают. Существуют многодрайверные арматурные наушники, у которых полосы, конечно же, фильтруются:
Кроссовер внутри мультидрайверных наушников Westone W3
Как видите, это можно сделать достаточно компактно. В полноразмерных наушниках нет таких жестких ограничений по габаритам, поэтому у нас есть некоторая свобода действий в плане выбора тех или иных решений.
Для анализа нужны исходные данные. АЧХ и график импеданса наушников вы найдете на personalaudio.ru. Люди потрудились и сделали тщательные измерения нескольких сотен наушников, среди которых есть и наши. Правда, база не обновляется с 2014 года, она всё ещё может быть полезной.
Что же мы тут видим? А-а-а, кошмар!
Верхи конкретно доминируют! Начиная с килогерца АЧХ плавно растет и к 8 килоГерцам превышает полку на 10-12 дБ С этим мириться нельзя!
Практика — реальные результаты
Примеры
Ровные АЧХ, признанные в студиях для полноразмерных наушников
Можно наблюдать большую неравномерность в области верхних средних и нижних высоких частот.
Ровные АЧХ, признанные в домашних системах для полноразмерных наушников
Тут АЧХ близка к прямой и жалоб на субъективный подъем диапазона в области 3 от слушателей нет. Как согласовываются мнения, полученные в студиях и домашних системах, где альтернативой служат акустические системы высокого класса с довольно ровными АЧХ? Дело в том, что в студии наушники слушаются на большой громкости, а дома на невысокой. Исходя из кривых равной громкости, при большей громкости, область в районе 3 кГц воспринимается громче, поэтому при выборе наушников надо учитывать, с какой громкостью они будут слушаться.
Ровная АЧХ для вставных наушников с высокой шумоизоляцией в области низких частот
Благодаря хорошей шумоизоляции, при небольшой громкости наушники могут воспроизвести весь спектр частот и искусственные спады и подъемы на АЧХ не требуются.
Предпочтительная АЧХ для вставных наушников с низкой шумоизоляцией в области низких частот.
В метро и другом транспорте, низкочастотный гул достаточно высок, что бы заглушить низкочастотную составляющую в музыкальной композиции. По этой причине басовитые модели пользуются большей популярностью и воспринимаются ровными. В параметрах порой указывается уровень шумоизоляции, но, как правило, в средне и высокочастотном диапазоне.
↑ Сборка
Наконец-то собираем макет
Для намотки катушек использовались ферритовые «гантельки» небольшого размера. Не то чтобы какой-то очень осознанный выбор, просто были такие. Всё же типоразмер оказался удачным. Провод ПЭВ 0,25 мм заполнил окно почти полностью, а сопротивление по постоянному току получилось всёго 3 Ом, что можно считать приемлемым результатом. Не стоит пытаться сделать катушки сверхкомпактными: так можно добиться того, что феррит будут насыщаться уже при очень маленьком токе. Для быстрой намотки гантельку удобно зажать в шуруповерт. Измерял мои катушки цифровым тестером «Victor VC9808+» , хочу его похвалить — может многое, TrueRMS, кроме прочего-обычного мерит частоту, ёмкость, индуктивность, стоит приемлемо, пользуюсь постоянно лет пять.
Улучшение звука наушников на компьютерах с Windows 10
В Windows существует огромное количество ПО с поддержкой пресетов эквалайзера: EqualizerAPO, Peace и множество плееров, таких, как Neutron, Roon и Foobar2000. Чтобы улучшить звук наушников на компьютере во всех программах, мы будем использовать бесплатный EqualizerAPO.
Программа распространяется бесплатно, скачать установочный файл можно с официального сайта equalizerapo.com. Установщик попросит выбрать папку для установки программы, ее обязательно нужно запомнить.
Затем нужно закончить установку и перегрузить компьютер. Чтобы скачать пресет эквалайзера, зайдите на GitHub проекта AutoEq и с помощью поиска (ctrl+f) найдите вашу модель наушников.
Выберите ее, затем нажмите на файл с названием *модель наушников*ParametricEQ.txt.
Чтобы скачать файл с GitHub нажмите “Raw”, как показано на скриншоте ниже.
Щелкните правой кнопкой мыши и нажмите “Сохранить как…”
Сохраняем файл в папку C:\Program Files\EqualizerAPO\config\ с названием config.txt и соглашаемся с заменой. После этого настройки эквалайзера изменятся.
↑ Выводы
Действительно, звучание изменилось. Более ровная АЧХ дает более спокойную подачу звукового материала. Каких-то искажений или других неприятных проявлений не слышно. Складывается впечатление, что производитель специально задрал верхи, чтобы добавить псевдодетальности в звучание. На деле это лишь утомляет.
Субъективно наушники стали восприниматься как более тихие. Для достижения комфортной громкости пришлось почти удвоить подводимую мощность сигнала. Раньше при таком положении ручки громкости ушам было больно. Но этот эффект совершенно ожидаемый, т.к. все пассивные фильтры всегда вносят затухание в сигнал.
Мне нынешняя ровная подача нравится гораздо больше. Отлично, оставляем так. Осталось поместить корректор внутрь ушей. Хотя нет, пока не стану этого делать, поиграюсь немного с R2. Всё оказалось достаточно легко. А ведь у меня уже несколько лет эти наушники, всё это можно было сделать сразу.
Камрады, теперь АЧХ наушников в наших руках!
Спасибо за внимание!
Теория
В идеале АЧХ должна быть прямой для случая, когда источником является акустическая система, вроде компьютерных колонок, колонок домашнего кинотеатра или студийных мониторов. Расположение же наушников относительно наших ушей совершенно другое, они располагаются не под 60 градусов относительно оси уха, а без отклонений под 0 градусов. Попробуйте провести эксперимент, и послушайте АС в условиях равностороннего треугольника и на оси. Звучание будет заметно различаться не только по построению сцены, но и по восприятию различных частотных диапазонов. Все это – влияние строения ушной раковины и слухового канала. Колонки на оси станут «ярче» в области высоких частот и по-другому будут звучать в области средних частот.
Наушники не только находятся на оси, они находятся рядом с ухом, или вообще вставлены в слуховой канал (в случае «затычек»). Все это существенно влияет на восприятие частотного диапазона и для каждого человека — индивидуально
Идеальная АЧХ от АС
Идеальная АЧХ от АС представляет собой прямую линию, обозначающую, что все частоты воспроизводятся одинаково громко.
Если динамик наушника расположить в ухе у барабанной перепонки, то ровной АЧХ будут восприниматься такие АЧХ, которые соответствуют красной или желтой линии. Именно такая АЧХ наушников субъективно является «прямой». К сожалению, полностью на них ориентироваться нельзя, т.к. у каждого человека свое строение ушей и соответственно получается большой разброс отклонений от «идеала». Другой момент – расположение источников у уха дает другое психологическое восприятие АЧХ, нежели когда проводится прослушивание источников на удаленном расстоянии. В связи с этим, некоторые издания после измерений делают «универсальную» поправку на измеренные АЧХ (поправку на свое измерительное оборудование), но большой пользы от этого как правило нет. В случае с наушниками можно лишь делать общие выводы. К слову, расположение микрофона в ухе манекена может быть как у места барабанной перепонки, так и у входа в слуховой канал (для измерений полноразмерных и накладных наушников). Что дает более адекватный результат, ученые пока достоверно не определили. В нашей лаборатории используется манекен с расположением микрофона у входа в слуховой канал. Вторым фактором, снижающим пользу компенсирующей кривой, является разное восприятие АЧХ от уровня громкости. В итоге, для тихого прослушивания провал в области верхних средних и нижних высоких частот должен быть минимален, а для громкого воспроизведения провал должен быть существенным.
Примеры
Охватывающие наушники
Если на графике наблюдаются провалы в районе 2-5 кГц, то эти наушники могут дать хорошую компенсацию в сторону восприятия ровной частотной характеристики. Спад на высоких частотах компенсирует расположение наушников на оси уха.
Сиреневый – условно идеально ровная АЧХ. Красный график показывает подъем низких частот – такие наушники басовитые. Зеленый – наоборот снижение низких частот, такое звучание ближе к звучанию акустических систем, где существует естественный спад в районе низких частот (в системах без мощного сабвуфера). Оранжевый – наушники с возможными сибилянтами, подчеркивающими звуки «ссс». Голубой – подъем в области высоких частот.
Накладные наушники
В измерениях накладных наушников можно наблюдать спад в районе низких частот. Это может быть вызвано использованием поролоновых амбушюр или неплотным прилеганием к ушам. При возникновении любого воздушного зазора снижается уровень низких частот. Сделать оценку уровня баса в данном случае помогает измерение через специальный плоский стенд, с мягкостью, повторяющей кожный покров человека (в нашем случае Soft Flat Stand — SFS).
Вставные наушники
Вставные наушники вставляются напрямик в слуховой канал, и ровными будут восприниматься те, у которых будут минимальные провалы в области верхних средних и нижних высоких частот, и довольно существенный провал в области высоких частот. Для вставных наушников завал в области высоких частот должен быть еще выше, чем у полноразмерных наушников, т.к. меньше преград, ответственных за естественное снижение высокочастотного диапазона. Зеленый и сиреневый график относятся к “ровным АЧХ”, их различие в разном провале уровня верхних средних и нижних высоких частот, где чувствительность уха максимальна. Чем больше будет провал, тем на большей громкости наушники будут восприниматься ровными и наоборот, чем меньше провал, тем на более тихой громкости будет субъективно ровное звучание. Красный график показывает басовитые наушники, а голубой – яркие в области высоких частот.
Резонансы
На графиках вставных наушников можно видеть пики в области высоких частот, как правило, это резонансы, возникшие в закрытом пространстве звуковода и ушном канале. Частоты резонансов зависят от глубины посадки наушника и формы ушного канала. У накладных и полноразмерных наушников резонансов гораздо больше, однако они имеют меньшие амплитуды и тем самым отражаются на АЧХ как небольшая неравномерность. У накладных и полноразмерных наушников резонансы образовываются преимущественно переотражениями в ушной раковине и зачастую формируют объемность звучания.
